Faire ce circuit de chargeur de batterie rapide

Un circuit de chargeur de batterie rapide charge une batterie avec une vitesse améliorée afin qu'elle soit chargée en moins de temps que la période spécifiée. Cela se fait généralement par une optimisation ou un contrôle du courant par étapes.

En cherchant un circuit de chargeur rapide qui chargerait une batterie rapidement, je suis tombé sur quelques conceptions qui étaient non seulement inutiles mais également trompeuses. Il semble que les auteurs concernés n'avaient aucune idée de ce à quoi doit ressembler un chargeur rapide.

Objectif

L'objectif principal ici est d'accomplir une charge rapide dans les batteries au plomb sans endommager ses cellules.

Normalement, à des températures atmosphériques de 25 degrés Celsius, une batterie au plomb est censée être chargée à un taux C / 10, ce qui prendrait au moins 12 à 14 heures pour que la batterie soit complètement chargée. Ici C = valeur Ah de la batterie

L'objectif du concept présenté ici est de rendre ce processus 50% plus rapide et de permettre à la charge de se terminer en 8 heures.

Veuillez noter qu'un Le circuit basé sur LM338 ne peut pas être utilisé pour augmenter le taux de charge d'une batterie , alors que c'est un grand régulateur de tension IC , l'amélioration du taux de charge nécessite un changement par étapes spécial en courant qui ne peut pas être fait en utilisant un CI LM338 seul.

Le concept de circuit

Lorsque nous parlons de la façon de charger rapidement une batterie, nous sommes évidemment intéressés à mettre en œuvre la même chose avec les batteries au plomb, car ce sont celles qui sont largement utilisées pour presque toutes les applications générales.

L'essentiel avec les batteries au plomb-acide est qu'elles ne peuvent pas être forcées à se charger rapidement à moins que la conception du chargeur n'incorpore un circuits automatiques `` intelligents '' .

Avec une batterie Li-ion, cela devient évidemment assez facile en lui appliquant la dose complète du courant élevé spécifié, puis en la coupant dès qu'elle atteint le niveau de charge complet.

Cependant, les opérations ci-dessus peuvent être mortelles si elles sont effectuées sur une batterie au plomb, car les batteries LA ne sont pas conçues pour accepter une charge à des niveaux de courant élevés en continu.

Par conséquent, afin de presser le courant à un rythme rapide, ces batteries doivent être chargées à un niveau échelonné, dans lequel la batterie déchargée est initialement appliquée avec un taux C1 élevé, progressivement réduit à C / 10 et enfin un niveau de charge d'entretien à l'approche de la batterie une charge complète sur ses terminaux. Le cours pourrait comprendre un minimum de 3 à 4 étapes pour assurer un maximum de «confort» et de sécurité pour la durée de vie de la batterie.

Comment fonctionne ce chargeur de batterie en 4 étapes

Pour mettre en œuvre un circuit de chargeur rapide en 4 étapes, nous utilisons ici le LM324 polyvalent pour détecter les différents niveaux de tension.

Les 4 étapes comprennent:

1) Charge en vrac à courant élevé
2) Charge en vrac à courant modéré
3) Charge d'absorption
4) Charge flottante

Le diagramme suivant montre comment le IC LM324 peut être câblé comme une tension de batterie à 4 étapes surveiller et couper le circuit.

Schéma

VEUILLEZ CONNECTER UNE LED EN SÉRIE AVEC R1, R2, R3, R4, CHACUN AFIN D'OBTENIR UNE LECTURE SYNCHRONE DE L'ÉTAT DE CHARGE DE LA BATTERIE. INITIALEMENT TOUTES LES LEDS SERONT ALLUMÉES POUR INDIQUER LE COURANT MAXIMUM, PUIS PAR LA SUITE, LES LEDS S'ÉTEINDENT UNE PAR UN JUSQU'À CE QUE SEULE LA LED A4 RESTE SUR INDIQUANT LA CHARGE DU FLOTTEUR ET LA BATTERIE COMPLÈTEMENT CHARGÉE.

L'IC LM324 est un circuit intégré à quatre amplificateurs opérationnels dont les quatre amplificateurs opérationnels sont utilisés pour la commutation séquentielle prévue des niveaux de courant de sortie.

Les procédures sont très faciles à comprendre. Les amplificateurs opérationnels A1 à A2 sont optimisés pour la commutation à différents niveaux de tension au cours de la charge échelonnée de la batterie connectée.

Toutes les entrées non inverseuses des amplificateurs opérationnels sont référencées à la terre via la tension Zener.

Les entrées inverseuses sont liées à l'alimentation positive du circuit via les préréglages correspondants.

Si nous supposons que la batterie est une batterie 12 V ayant un niveau de décharge de 11 V, P1 peut être réglé de telle sorte que le relais se déconnecte juste lorsque la tension de la batterie atteint 12 V, P2 peut être ajusté pour libérer le relais à 12,5 V, P3 peut être fait pour te même à 13,5 V et enfin P4 pourrait être réglé pour répondre à la niveau de charge complète de la batterie de 14,3 V.

Rx, Ry, Rz ont les mêmes valeurs et sont optimisés pour fournir à la batterie la quantité de courant requise pendant les différents niveaux de tension de charge.

La valeur pourrait être fixée de telle sorte que chaque inducteur autorise une vitesse de passage du courant pouvant être de 1 / 10ème de la batterie AH.

Il peut être déterminé en utilisant la loi d'Ohm:

R = I / V

Les valeurs de Rx, seul ou Rx, Ry ensemble pourraient être dimensionnées un peu différemment pour permettre relativement plus de courant à la batterie pendant les étapes initiales selon les préférences individuelles, et sont modifiables.

Comment le circuit répond lorsqu'il est allumé

Après avoir connecté la batterie déchargée aux bornes indiquées lorsque l'alimentation est allumée:

Toutes les entrées inverseuses des amplificateurs opérationnels subissent des niveaux de tension proportionnellement inférieurs au niveau de référence de la tension Zener.

Cela invite toutes les sorties des amplificateurs opérationnels à devenir hauts et active les relais RL / 1 à RL / 4.

Dans la situation ci-dessus, la pleine tension d'alimentation de l'entrée est contournée vers la batterie via les contacts N / O de RL1.

La batterie déchargée commence maintenant à se charger à un taux de courant relativement élevé et se charge rapidement jusqu'à un niveau supérieur au niveau déchargé jusqu'à ce que la tension réglée à P1 dépasse la référence Zener.

Ce qui précède force A1 à désactiver T1 / RL1.

La batterie est maintenant empêchée d'obtenir le courant d'alimentation complet mais continue de se charger avec les résistances parallèles créées par Rx, Ry, Rz via les contacts de relais correspondants.

Cela garantit que la batterie est chargée au niveau de courant supérieur suivant déterminé par la valeur nette des trois inducteurs parallèles (résistances).

Au fur et à mesure que la batterie se recharge, A2 s'arrête au niveau de tension prédéterminé suivant, désactivant Rx et restituant Ry, Rz uniquement avec le courant de charge prévu vers la batterie. Cela garantit que le niveau de l'ampli est réduit en conséquence pour la batterie.

En suivant les procédures pendant que la batterie se charge au niveau supérieur calculé suivant, A3 s'éteint, permettant uniquement à Rz de maintenir le niveau de courant optimal requis pour la batterie, jusqu'à ce qu'elle soit complètement chargée.

Lorsque cela se produit, A4 s'éteint finalement en s'assurant que la batterie est maintenant complètement éteinte après avoir atteint la charge complète requise à la vitesse rapide spécifiée.

La méthode ci-dessus de chargement de la batterie en 4 étapes assure une charge rapide sans nuire à la configuration interne de la batterie et garantit que la charge atteint au moins 95%.

Rx, Ty, Rz peuvent être remplacés par des résistances bobinées équivalentes, mais cela signifierait une certaine dissipation thermique de celles-ci par rapport aux homologues à inductance.

Normalement, une batterie au plomb devrait être chargée pendant environ 10 à 14 heures pour permettre au moins 90% d'accumulation de charge. Avec le circuit de chargeur de batterie rapide ci-dessus, la même chose pourrait être faite dans les 5 heures de temps, c'est 50% plus rapide.

Liste des pièces

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10k préréglages
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = relais SPDT 12V 10 ampères de contact
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6V, diode Zener 1/2 watt
A1 --- A4 = LM324 IC

Conception de circuits imprimés

C'est la disposition originale du PCB de taille, du côté de la piste, les résistances de haute puissance ne sont pas incluses dans la conception du PCB.